概述：
IDT推出全球最先進(jìn)單相電能計(jì)量SOC：?jiǎn)蜗嚯娔鼙鞸oC IDT90E46 是一款基于IDT 成熟的電能計(jì)量技術(shù)（AFE）和ARM 高效低功耗32 位 Cortex M0 MCU，配備128kB Flash，6kB RAM，同時(shí)集成了單相智能電能表必須的帶溫度補(bǔ)償功能的高精度RTC，帶高精度內(nèi)置參考電壓源的12 位A/D等常用外設(shè)于一身的系統(tǒng)級(jí)芯片，它可以大大減少單相智能電能表的元器件數(shù)量和整體布版面積，簡(jiǎn)化單相智能電能表的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。IDT 特有的A/D 和DSP 技術(shù)確保了產(chǎn)品在電網(wǎng)和環(huán)境變化的場(chǎng)合也能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定性。本文主要介紹IDT90E46的性能、內(nèi)部功能設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

IDT90E46性能介紹

計(jì)量特性

內(nèi)置計(jì)量模塊的計(jì)量特性完全符合中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T17215.211-2006(IEC62052-11)、GB/T17215.321-2008(IEC62053-21) 和 GB/T17215.323-2008(IEC62053-23)的要求，芯片可應(yīng)用于 1 級(jí)或 2 級(jí)單相有功電能表和2 級(jí)單相無功電能表；在計(jì)量動(dòng)態(tài)范圍5000:1 內(nèi)有功電能準(zhǔn)確度優(yōu)于0.1%，無功電能準(zhǔn)確度優(yōu)于0.2% ；片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源的溫度系數(shù)典型值為 6ppm/°C；L 線和 N 線電流采樣回路采用獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并具有不同的增益。電流采樣回路可以選用錳銅或者電流傳感器(CT) ，電壓采樣回路可以采用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)或者電壓傳感器(PT) ；正向/ 反向有功/ 無功電能具有獨(dú)立的能量寄存器和能量輸出引腳；在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)只需要單點(diǎn)校準(zhǔn)；電參數(shù)測(cè)量：電壓/ 電流有效值，平均有功/ 無功/視在功率，頻率，功率因數(shù)和相角的引用誤差均低于±0.5% ；L 線和 N 線的測(cè)量模式可以設(shè)定；啟動(dòng)和潛動(dòng)功率閾值可以設(shè)定；防竊電模式下，L 線和 N 線功率比較閾值可以設(shè)定；可以用于 50Hz 和 60Hz 供電網(wǎng)絡(luò)；

MCU 特性

32 位ARM Cortex M0 內(nèi)核，6k Byte RAM，128k Byte可編程Flash，最高主頻16MHz ；4 路獨(dú)立UART 接口, 其中UART0 提供 IR 調(diào)制功能，UART3支持硬件ISO7816 協(xié)議；1 個(gè)獨(dú)立的看門狗（WDT）定時(shí)器，復(fù)位時(shí)間可以設(shè)定，最長(zhǎng)4 秒。軟件開啟后，不能關(guān)閉；2 路獨(dú)立的 25 位 PWM 輸出，可以分別用于控制繼電器和蜂鳴器；1 路 14 位 低功耗PWM 輸出；2 個(gè)帶 8 位預(yù)分頻器的8 位定時(shí)器；提供多達(dá) 45 個(gè)通用IO ；4 個(gè)外部中斷輸入，可以用來喚醒芯片；2 路 12 位 A/D，內(nèi)置高精度參考電壓源；1 路 低功耗電壓比較器；

提供 4 種工作模式：普通模式，空閑模式，待機(jī)模式和LCD 顯示模式。提供掉電和上電監(jiān)測(cè)電路 。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘和溫度傳感器在工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)（-40 °C ~ 85 °C），內(nèi)置溫度傳感器精度：±1 °C；日歷寄存器( 年、月、日、時(shí)、分、秒等) 以 BCD 格式提供，帶閏年功能；1 個(gè)帶中斷功能的可編程報(bào)警信號(hào)；硬件頻率補(bǔ)償功能。補(bǔ)償范圍：-3900ppm 到3900ppm，補(bǔ)償精度是 ±0.12ppm ；32768Hz 時(shí)鐘信號(hào)和修正后的 1Hz 脈沖信號(hào)可以通過I/O 輸出；2 個(gè)獨(dú)立的 16 位定時(shí)器，可對(duì)秒脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；1 個(gè)專用 32 位秒信號(hào)計(jì)數(shù)器，可用于時(shí)間計(jì)量。

其它特性

內(nèi)置4Com×34Seg / 6Com×32Seg 或者 8Com×30Seg LCD 驅(qū)動(dòng)器，支持1/3 偏壓，內(nèi)置偏置電壓生成電路；外部只需配置 32.768 kHz 晶體即可工作，內(nèi)置PLL 電路；3.3V 單一供電：MCU 工作電壓范圍：2.5V ~ 3.6V ；保證計(jì)量精度的電壓范圍：3.0V ~ 3.6V ；工作溫度范圍：-40 °C ~ +85 °C；TQFP100 綠色封裝；

IDT帶溫補(bǔ)高精度RTC的寬量程單相計(jì)量SOC設(shè)計(jì)方案

圖1 應(yīng)用方案示意圖

應(yīng)用

90E46 可以用于單相 2 線制，單相 3 線制和防竊電有功/ 無功智能電能表；同時(shí)集成通用 A/D，功率測(cè)量，豐富的串行口，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）和 LCD 驅(qū)動(dòng)器，90E46 也可以用于需要電氣參數(shù)測(cè)量，實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC)，通訊接口和 LCD顯示的電力儀表設(shè)備。

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摘要：智能電能表作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷地發(fā)展之中，使得相應(yīng)的芯片技術(shù)也在日益提高。智能電能表作為智能電網(wǎng)的最終節(jié)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)通信要求越來越強(qiáng)，對(duì)外的通信方式有RS485、PLC、紅外，并且要求各通信接口相互獨(dú)立并能同時(shí)運(yùn)行；這要求用于電能表設(shè)計(jì)的MCU具有豐富的硬件通信接口。